Stentor roeselii, el organismo unicelular que toma decisiones complejas (sin sistema nervioso)

Composición de imágenes de un ejemplar de Stentor roeselii. (Crédito imagen: Wikimedia Commons).

Las primeras formas de vida surgidas en la Tierra, hace unos 3.500 millones de años, eran organismos unicelulares muy sencillos. Aquellos primeros terrícolas no variaron demasiado en complejidad durante los siguientes miles de millones de años, hasta que en un momento dado (hace aproximadamente 600 millones de años) la vida dio un salto hacia delante y surgieron los primeros organismos pluricelulares.

Tal vez por eso a día de hoy creemos que los organismos unicelulares (como las bacterias, los protozoos, y micro-algas como las diatomeas y los dinoflagelados) deben ser forzosamente muy primitivos y carecer de cualquier mecanismo de toma de decisiones, los cuales asociamos con los complejos sistemas nerviosos de algunos seres pluricelulares muy evolucionados.

Con esto en mente, imaginad la sorpresa con la que el mundo académico de comienzos del siglo XX recibió el trabajo del zoólogo estadounidense Herbert Spencer Jennings, cuando publicó un trabajo “a contra corriente” sobre un organismo unicelular de agua dulce llamado Stentor roeselii, un protozoo ciliado que se encuentra extendido por los estanques, ríos, lagos y acequias de todo el planeta.

En aquel trabajo de 1906, Spencer Jennings anunció un descubrimiento notable: el mencionado protozoo, parecía mostrar un comportamiento complejo. ¡Sin necesidad de sistema nervioso! En efecto, según afirmaba el citado zoólogo, este protozoo transparente con forma de trompeta podía cambiar su respuesta al entorno siguiendo una especie de comportamiento jerarquizado.

Cuando les estimulaba al microscopio con un irritante (polvo de carmín) el Stentor roeselii parecía seguir una pauta de cuatro pasos. Primero, el protozoo apartaba su “boca” del lugar del que procedía la irritación. Segundo, si el ataque continuaba, el Stentor batía sus cilios para evitar que algo pudiera acercarse a su región oral. Tercero, si los dos pasos anteriores no servían, el protozoo se contraía formando una especie de bola. Cuarto, cuando las tres reacciones anteriores eran inútiles, el Stentor se despegaba del alga al que se había fijado y se alejaba nadando en busca de regiones más tranquilas.

Imagenes al microscopio de un ejemplar de Stentor roeselii descansando (A), doblándose (B), contrayéndose (C) y despegándose (D) en respuesta a un irritante. (Credito imagen: Joseph Dexter y Sudhakaran Prabakaran / Current Biology).

Como os decía, el trabajo de Spencer Jennings fue recibido con asombro. Era la primera vez que un comportamiento complejo se observaba en una criatura compuesta por una única célula mononuclear. Lamentablemente el entusiasmo duró poco ya que nadie pudo replicar esa reacción en otros laboratorios, por lo que el descubrimiento simplemente se descartó. Hasta ahora.

Aquí entre en juego nuestro protagonista, un científico y profesor asociado de la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard llamado Jeremy Gunawardena. El fue quien se dio cuenta que los trabajos que se realizaron para refutar el estudio de Spencer Jennings no se basaron en el mismo organismo, sino en especies diferentes de ciliado como el Stentor coerulus, organismo nadador que carece de la capacidad de fijarse a objetos por su base. ¡Cómo iban a poder replicar el comportamiento si estaban observando a un protozoo diferente!

Con la ayuda de su colega Sudhakaran Prabakarande la Universidad de Cambridge, Reino Unido y de Josep Dexter del Instituto Neukom para ciencias computacionales en Darmouth, Estados Unidos, el trío se embarcó en intentar probar las conclusiones de Spencer Jennings en 1906.

El proyecto carecía de financiación, por lo que los tres protagonistas lo realizaron dedicándole su escasi tiempo libre. Eso explica que tardaran ocho años en completarlo. Tras encontrar un proveedor de este protozoo (lo cual no fue sencillo) y comenzar los experimentos, se dieron cuenta que el polvo de carmín no era especialmente irritante. Por ello comenzaron a emplear micropartículas de plástico y un sistema de micro posicionamiento que permitía “dispararlas” con mucho exactitud hacia la región oral del ciliado.

Así fue como pudieron comprobar que el sistema jerárquico de respuesta observado por Spencer Jennings era real. En palabras de Gunawardena: “en primer lugar hacen lo más sencillo (alejar su “boca” de la fuente de irritantes) pero si se las continúa estimulando ‘deciden’ hacer algo más. A pesar de que el Stentor roeselii no tiene cerebro parece contar con un mecanismo que – en efecto – les permite ‘cambiar de idea’”.

Y añadió: “Esta jerarquía da una sensación vívida de la existencia de un cálculo de toma de decisiones relativamente complejo en el interior del organismo, el cual sopesa si es mejor ejecutar uno u otro comportamiento”.

Como veis, más de un siglo después, el honor del zoólogo Spencer Jennings ha sido restaurado. Como siempre en ciencia, los descubrimientos responden a ciertas preguntas, pero dan lugar a un buen número de nuevos y fascinantes interrogantes para las que no tenemos respuesta. La más obvia es ¿cómo puede un ser unicelular tomar decisiones? Esperemos que no haya que esperar otro siglo para averiguarlo.

El trabajo acaba de publicarse en: Current Biology

Enlaces consultados: Sciencealert y Zmescience.

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